ES2562229T3 - Support for at least one hot section bearing of turbomotor and associated turbomotor - Google Patents
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Abstract
Soporte (14) para al menos un cojinete (13) de sección caliente de turbomotor, que incluye un buje central (15) que incorpora un asiento exterior de cojinete para recibir dicho cojinete (13), un segmento anular de cárter (16) alrededor del buje central (15) y una pluralidad de brazos radiales (17) que unen dicho buje central (15) a dicho segmento anular de cárter (16) e inclinados en dirección axial y en dirección tangencial caracterizado por que dichos brazos radiales (17) están integrados con el buje central (15) y el segmento anular de cárter (16) en una solo pieza unitaria.Support (14) for at least one bearing (13) of hot turbomotor section, which includes a central bushing (15) incorporating an outer bearing seat for receiving said bearing (13), an annular crankcase segment (16) around of the central hub (15) and a plurality of radial arms (17) joining said central hub (15) to said annular crankcase segment (16) and inclined in axial direction and in tangential direction characterized by said radial arms (17) they are integrated with the central hub (15) and the annular crankcase segment (16) in a single unit piece.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Soporte para al menos un cojinete de sección caliente de turbomotor y turbomotor asociado Antecedentes de la invenciónSupport for at least one turbomotor and associated turbomotor hot section bearing Background of the invention
La presente invención se refiere al dominio de los turbomotores y, en particular, un soporte para al menos un cojinete de sección caliente de turbomotor, incluyendo este soporte un buje central que incorpora un asiento exterior de cojinete para recibir el cojinete, un segmento anular de cárter alrededor del buje central y una pluralidad de brazos radiales que unen dicho buje central a dicho segmento anular de cárter.The present invention relates to the domain of the turbomotors and, in particular, a support for at least one bearing of hot turbomotor section, this support including a central hub incorporating an outer bearing seat for receiving the bearing, an annular segment of crankcase around the central bushing and a plurality of radial arms connecting said central bushing to said annular crankcase segment.
Por “turbomáquina”, se entiende, en el presente contexto, cualquier máquina que permite la conversión de la energía térmica de un fluido de trabajo en energía mecánica por expansión de dicho fluido de trabajo en una turbina. En la descripción que sigue, los términos “aguas arriba” y “aguas abajo” están definidos con respecto al sentido de circulación normal del fluido de trabajo en la turbomáquina.By "turbomachine", in the present context, is meant any machine that allows the conversion of the thermal energy of a working fluid into mechanical energy by expanding said working fluid into a turbine. In the description that follows, the terms "upstream" and "downstream" are defined with respect to the normal flow direction of the working fluid in the turbomachine.
Típicamente, en una turbomáquina de este tipo, el fluido de trabajo está contenido en una vena anular entre un cárter y al menos un árbol rotativo alrededor de un eje central. Dicho árbol rotativo es solidario en rotación con al menos un rotor de la turbomáquina atravesado por dicha vena anular de fluido. A fin de sostener el rotor, el árbol rotativo está sostenido por al menos un cojinete, el cual está a su vez sostenido por un soporte de cojinete con una pluralidad de brazos que atraviesan radialmente la vena de fluido para unir el cojinete al cárter de la turbomáquina.Typically, in such a turbomachinery, the working fluid is contained in an annular vein between a crankcase and at least one rotating shaft around a central axis. Said rotating shaft is integral in rotation with at least one turbomachine rotor crossed by said annular fluid vein. In order to support the rotor, the rotating shaft is supported by at least one bearing, which is in turn supported by a bearing support with a plurality of arms radially traversing the fluid vein to attach the bearing to the crankcase of the turbomachine
Entre los diferentes tipos de turbomáquina, se cuentan específicamente los turbomotores. En un turbomotor de este tipo, al menos un rotor de turbina situado aguas abajo de un compresor y de una cámara de combustión está acoplado a un árbol de salida para recuperar la energía mecánica producida por el turbomotor. Esto distingue los turbomotores específicamente de los turborreactores, en los cuales la recuperación de la energía mecánica se efectúa principalmente por la expansión de los gases de combustión en una tobera de reacción. En consecuencia, en la sección caliente de un turbomotor, es decir, en la cámara de combustión y aguas abajo de ella, las solicitaciones térmicas son elevadas a causa de los fuertes gradientes de temperatura con respecto al tamaño de los turbomotores. Especialmente los cojinetes y soportes de cojinetes situados en la sección caliente están sometidos a solicitaciones termomecánicas particularmente elevadas.Among the different types of turbomachinery, turbomotors are specifically counted. In such a turbomotor, at least one turbine rotor located downstream of a compressor and a combustion chamber is coupled to an output shaft to recover the mechanical energy produced by the turbomotor. This distinguishes turbomotors specifically from turbojet engines, in which the recovery of mechanical energy is mainly effected by the expansion of combustion gases in a reaction nozzle. Consequently, in the hot section of a turbomotor, that is, in the combustion chamber and downstream of it, the thermal stresses are high due to the strong temperature gradients with respect to the size of the turbomotors. Especially the bearings and bearing supports located in the hot section are subject to particularly high thermomechanical stresses.
A fin de responder a las solicitaciones de dinámica de líneas de árboles y controlar la excentración de las turbinas bajo maniobras, es deseable obtener una gran rigidez radial de los soportes de cojinete, incluso a altas temperaturas. Sin embargo, una gran rigidez del soporte de cojinete puede tener repercusiones negativas sobre su vida útil.In order to respond to requests for tree line dynamics and control the turbine excentration under maneuvering, it is desirable to obtain high radial stiffness of the bearing supports, even at high temperatures. However, high rigidity of the bearing support can have a negative impact on its useful life.
En la patente británica GB 1,010,401, se ha propuesto un soporte de cojinete de sección caliente de turbomáquina, en el cual un buje central está suspendido de un segmento anular de cárter de la turbomáquina por varillas inclinadas en dirección radial y tangencial. Sin embargo, a fin de acomodar los esfuerzos termomecánicos entre el buje y el segmento anular de cárter, los extremos de estas varillas están articulados. Además, las varillas están protegidas por carenados tubulares cuyos extremos exteriores pueden desplazarse ligeramente longitudinalmente con respecto al segmento anular de cárter a fin de acomodar estos mismos esfuerzos termomecánicos. En consecuencia, este soporte de cojinete presenta una complejidad muy grande, de la cual se derivan costes elevados de producción y mantenimiento.In British patent GB 1,010,401, a turbomachine hot section bearing support has been proposed, in which a central hub is suspended from an annular segment of the turbomachine crankcase by inclined rods in radial and tangential direction. However, in order to accommodate the thermomechanical stresses between the hub and the annular crankcase segment, the ends of these rods are articulated. In addition, the rods are protected by tubular fairings whose outer ends can move slightly longitudinally with respect to the annular crankcase segment in order to accommodate these same thermomechanical stresses. Consequently, this bearing support has a very large complexity, from which high production and maintenance costs are derived.
Objeto y resumen de la invenciónObject and summary of the invention
La invención pretende proponer un soporte para al menos un cojinete de sección caliente de turbomotor que permite obtener una rigidez radial y en flexión elevadas, incluso a altas temperaturas, con, no obstante, una buena vida útil y una gran simplicidad.The invention aims to propose a support for at least one hot section bearing of turbomotor that allows to obtain a high radial and flexural rigidity, even at high temperatures, with, however, a good service life and a great simplicity.
Para ello, en al menos un modo de realización de la invención, dichos brazos radiales son inclinados en dirección axial y en dirección tangencial e integrados con el buje central y el segmento anular de cárter en una sola pieza unitaria. Se entiende por inclinación en dirección axial, en este contexto, una inclinación con respecto a la dirección radial en un plano longitudinal alineado con el eje central del cojinete. Se entiende por inclinación en dirección tangencial, en este contexto, unan inclinación con respecto a la dirección radial en un plano transversal perpendicular al eje central del cojinete.To do this, in at least one embodiment of the invention, said radial arms are inclined in axial direction and in a tangential direction and integrated with the central hub and the annular crankcase segment in a single unit piece. An axial direction inclination is understood in this context as an inclination with respect to the radial direction in a longitudinal plane aligned with the central axis of the bearing. Tilt in the tangential direction is understood, in this context, they join inclination with respect to the radial direction in a transverse plane perpendicular to the central axis of the bearing.
Gracias a la inclinación tangencial de los brazos y a su integración en una sola pieza unitaria con el buje central y el segmento anular de cárter, estos brazos transmiten una parte de las cargas radiales del cojinete en flexión, más bien que únicamente en tracción-,compresión como las varillas del soporte según el documento de patente británica GB 1,010,401, evitando así especialmente un punzonamiento radial del segmento anular del cárter en las raíces de los brazos radiales sobre ellos. Por otro lado, la inclinación axial refuerza los brazos en flexión con respecto a las cargas radiales, permitiendo aún una ganancia sensible de la rigidez radial del soporte. Se puede así obtener un soporte de cojinete altamente rígido con, no obstante, una buena vida útil incluso en un entorno termomecánico tan exigente como el de la sección caliente de un turbomotor.Thanks to the tangential inclination of the arms and their integration into a single unit piece with the central hub and the annular crankcase segment, these arms transmit a part of the radial loads of the bearing in flexion, rather than only in traction-, compression as the support rods according to British patent document GB 1,010,401, thus avoiding especially a radial punching of the annular crankcase segment at the roots of the radial arms thereon. On the other hand, the axial inclination reinforces the arms in flexion with respect to the radial loads, still allowing a sensible gain of the radial stiffness of the support. A highly rigid bearing support can thus be obtained with, however, a good service life even in such a demanding thermomechanical environment as that of the hot section of a turbomotor.
En particular, el soporte puede incluir, además, al menos una brida de fijación sobre un extremo axial de dichoIn particular, the support may also include at least one fixing flange on an axial end of said
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segmento anular de cárter, y cada brazo radial estar inclinado axialmente, a partir de una raíz sobre dicho segmento anular de cárter, en dirección del extremo axial que presenta la brida de fijación. Así es posible obtener una separación axial más grande de los brazos radiales, con respecto a dicha brida de fijación, al nivel de sus raíces sobre el segmento anular de cárter que al nivel de sus raíces sobre el buje central. Esta separación axial sobre el segmento anular del cárter permite distribuir mejor las cargas mecánicas y gradientes térmicos entre los brazos radiales y la brida de fijación, y aumentar así la vida útil del soporte, sin perjudicar su rigidez global. A fin de distribuir mejor los esfuerzos en la proximidad de la raíz de cada brazo sobre el segmento anular de cárter, dicha brida de fijación puede estar recortada enfrente de la raíz de cada brazo radial sobre dicho segmento anular de cárter. Se evita así una rigidez demasiado grande del segmento anular de cárter en la proximidad de esta raíz que podría generar concentraciones de esfuerzos demasiado importantes. Además, dicha brida de fijación puede presentar al menos un elemento de encaje positivo, tal como un piñón o un orificio destinado a recibir un piñón complementario, para la absorción de esfuerzos en un plano perpendicular a un eje central del cojinete.annular crankcase segment, and each radial arm be inclined axially, from a root on said annular crankcase segment, in the direction of the axial end that the fixing flange has. Thus it is possible to obtain a larger axial separation of the radial arms, with respect to said fixing flange, at the level of its roots on the annular crankcase segment than at the level of its roots on the central bushing. This axial separation over the ring segment of the crankcase makes it possible to better distribute the mechanical loads and thermal gradients between the radial arms and the fixing flange, and thus increase the life of the support, without damaging its overall stiffness. In order to better distribute the forces in the vicinity of the root of each arm over the annular crankcase segment, said fixing flange may be cut in front of the root of each radial arm over said annular crankcase segment. This avoids too great rigidity of the annular crankcase segment in the vicinity of this root that could generate concentrations of stresses that are too important. In addition, said fixing flange may have at least one positive engagement element, such as a pinion or a hole intended to receive a complementary pinion, for the absorption of stresses in a plane perpendicular to a central axis of the bearing.
En particular, a fin de evitar el aumentar excesivamente la superficie frontal, la masa o la flexibilidad radial del soporte, y a fin de evitar cargar los brazos radiales únicamente en flexión, dichos brazos radiales pueden presentar un ángulo de inclinación tangencial p no superior a 70°.In particular, in order to avoid excessively increasing the front surface, mass or radial flexibility of the support, and in order to avoid loading the radial arms only in flexion, said radial arms may have a tangential inclination angle p not exceeding 70 °.
En particular, a fin de evitar el aumentar excesivamente la dimensión axial del soporte, y así evitar el cargar los brazos radiales demasiado fuertemente en flexión, dichos brazos radiales pueden presentar un ángulo de inclinación axial a no superior a 45°.In particular, in order to avoid excessively increasing the axial dimension of the support, and thus avoiding loading the radial arms too strongly in flexion, said radial arms may have an axial inclination angle of not more than 45 °.
En particular, a fin de disminuir la resistencia del soporte al flujo en la vena de fluido, dichos brazos pueden tener, cada uno de ellos, un perfil aerodinámico con una desviación angular con respecto a una dirección axial. La desviación angular orienta el perfil en la dirección de un flujo helicoidal de la vena de fluido a fin de reducir su resistencia al flujo, y aumenta así la rigidez en flexión del perfil en el plano transversal. Más particularmente, dichos perfiles aerodinámicos pueden presentar un ángulo de desviación y no superior a 30°.In particular, in order to reduce the resistance of the support to the flow in the fluid vein, said arms can each have an aerodynamic profile with an angular deviation from an axial direction. The angular deviation orients the profile in the direction of a helical flow of the fluid vein in order to reduce its resistance to flow, and thus increases the flexural stiffness of the profile in the transverse plane. More particularly, said aerodynamic profiles may have a deflection angle and not greater than 30 °.
La invención se refiere igualmente a un turbomotor que incluye al menos un soporte de cojinete de este tipo. En particular, dicho soporte de cojinete puede estar situado adyacente aguas abajo de un rotor de turbina del turbomotor y dichos brazos radiales estar inclinados axialmente en dirección aguas arriba a partir de dicho segmento de cárter, lo que permite limitar el voladizo entre los brazos del soporte y el rotor de turbina, al tiempo que se obtiene una cierta separación axial entre las cabezas de álabes de el rotor de turbina y la raíz de los brazos radiales sobre el segmento anular de cárter que permite limitar las cargas aerodinámicas vibratorias. Más particularmente, a fin de fijar el soporte de cojinete a un cárter de turbina, dicho soporte de cojinete puede incluir una brida de fijación situada sobre un extremo axial aguas arriba de dicho segmento anular de cárter. En este caso, la inclinación axial de los brazos radiales permita también obtener una separación axial entre esta brida de fijación y las raíces de los brazos radiales sobre el segmento anular de cárter, para así distribuir mejor los esfuerzos térmicos y mecánicos entre la brida y las raíces.The invention also relates to a turbomotor that includes at least one bearing support of this type. In particular, said bearing support can be located adjacent downstream of a turbine rotor of the turbomotor and said radial arms are inclined axially upstream from said crankcase segment, which allows to limit the overhang between the arms of the support and the turbine rotor, while obtaining a certain axial separation between the blade heads of the turbine rotor and the root of the radial arms on the annular crankcase segment that allows to limit the vibratory aerodynamic loads. More particularly, in order to fix the bearing support to a turbine housing, said bearing support may include a fixing flange located on an axial end upstream of said annular crankcase segment. In this case, the axial inclination of the radial arms also makes it possible to obtain an axial separation between this fixing flange and the roots of the radial arms on the annular crankcase segment, in order to better distribute the thermal and mechanical stresses between the flange and the estate.
No obstante, el soporte de cojinete puede también ser situado alternativamente adyacente aguas arriba de un rotor de turbina del turbomotor, por ejemplo.However, the bearing support can also be located alternately adjacent upstream of a turbine rotor of the turbomotor, for example.
Además, este turbomotor puede, en particular, incluir al menos un compresor, una cámara de combustión, una primera turbina de gas de combustión acoplada en rotación al al menos un compresor por un primer árbol rotativo, y una segunda turbina de gas de combustión acoplada en rotación a una salida de potencia por un segundo árbol rotativo, y dicho soporte de cojinete ser un soporte de cojinete del segundo árbol rotativo, lo que permite responder a los esfuerzos mecánicos y térmicos particularmente elevados a los cuales está sometido típicamente un soporte de cojinete de turbina libre en un turbomotor de este tipo. No obstante, como alternativa o como complemento a esto, al menos un soporte de cojinete del primer árbol rotativo puede, también, estar configurado de la misma manera, con los brazos inclinados axialmente y tangencialmente, y presentando eventualmente un perfil aerodinámico desviado angularmente con respecto a una dirección axial.In addition, this turbomotor can, in particular, include at least one compressor, a combustion chamber, a first combustion gas turbine coupled in rotation at least one compressor by a first rotating shaft, and a second combustion gas turbine coupled in rotation at a power outlet by a second rotating shaft, and said bearing support being a bearing support of the second rotating shaft, which allows to respond to the particularly high mechanical and thermal stresses to which a bearing support is typically subjected of free turbine in a turbomotor of this type. However, as an alternative or as a complement to this, at least one bearing support of the first rotating shaft can also be configured in the same way, with the arms inclined axially and tangentially, and possibly presenting an aerodynamic profile angularly offset with respect to to an axial direction.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La Invención será bien comprendida y sus ventajas aparecerán mejor con la lectura de la descripción detallada que sigue, de un modo de realización representado a título de ejemplo no limitativo. La descripción se refiere a los dibujos anexos en los cuales:The invention will be well understood and its advantages will appear better by reading the detailed description that follows, in an embodiment represented by way of non-limiting example. The description refers to the accompanying drawings in which:
- la figura 1 es una sección longitudinal esquemática de un turbomotor;- Figure 1 is a schematic longitudinal section of a turbomotor;
- la figura 2 s una sección longitudinal esquemática de un soporte de cojinete según un modo de realización de la- Figure 2 s a schematic longitudinal section of a bearing support according to an embodiment of the
Invención;Invention;
- la figura 2A es una sección transversal de un brazo del soporte de cojinete de la figura 2 según una línea IIA-IIA;- Figure 2A is a cross section of an arm of the bearing support of Figure 2 along a line IIA-IIA;
- la figura 3 es una vista desde delante del soporte de cojinete de la figura 2;- Figure 3 is a front view of the bearing support of Figure 2;
- a figura 4 es una vista en perspectiva desde delante del soporte de cojinete de la figura 2; y- Figure 4 is a perspective view from the front of the bearing support of Figure 2; Y
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- la figura 5 es una vista de detalle del soporte de cojinete de la figura 2.- Figure 5 is a detail view of the bearing support of Figure 2.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
Un turbomotor 1 se ilustra en la figura 1. Este turbomotor 1 incluye un segmento generador de gas 2 y un segmento turbina libre 3. El segmento generador de gas 2 incluye un compresor axial 4, un compresor radial 5, una cámara de combustión 6, una primera turbina de gas de combustión 7 y un primer árbol rotativo 8, con un eje central X, y que acopla en rotación las ruedas de la primera turbina de gas de combustión 7 y los compresores 4, 5 de tal manera que la rotación de este último sirve para accionar los compresores 4, 5 durante el funcionamiento del turbomotor 1. El segmento turbina libre 3, situado aguas abajo del segmento generador de gas 2, comprende una segunda turbina de gas de combustión 9, o “turbina libre”, y un segundo árbol rotativo 10, alineado también con el eje central X y que acopla la turbina libre 9 con una salida de potencia 11. Así, la rotación del rotor de turbina libre 9 durante el funcionamiento del turbomotor 1 puede servir para accionar un dispositivo externo tal como, por ejemplo, un rotor de helicóptero.A turbomotor 1 is illustrated in Figure 1. This turbomotor 1 includes a gas generator segment 2 and a free turbine segment 3. The gas generator segment 2 includes an axial compressor 4, a radial compressor 5, a combustion chamber 6, a first combustion gas turbine 7 and a first rotary shaft 8, with a central axis X, and which rotates in rotation the wheels of the first combustion gas turbine 7 and the compressors 4, 5 such that the rotation of the latter serves to drive the compressors 4, 5 during operation of the turbomotor 1. The free turbine segment 3, located downstream of the gas generator segment 2, comprises a second combustion gas turbine 9, or "free turbine", and a second rotating shaft 10, also aligned with the central axis X and which couples the free turbine 9 with a power output 11. Thus, the rotation of the free turbine rotor 9 during operation of the turbomotor 1 can serve to drive a device external ossifier such as, for example, a helicopter rotor.
Los árboles rotativos 8, 10 están sostenidos por cojinetes, los cuales están sostenidos por soportes de cojinete que incluyen pluralidades de brazos radiales que atraviesan la vena de gas 12. En particular, en el segmento turbina libre 3 del modo de realización ilustrado, el segundo árbol rotativo 10 está sostenido por al menos un cojinete 13, el cual está a su vez sostenido por un soporte de cojinete 14, situado adyacente aguas abajo de el rotor 22 de la turbina libre 9, y que incluye, en una sola pieza unitaria, un buje central 15, un segmento anular de cárter 16 y una pluralidad de brazos radiales 17, cinco por ejemplo, que atraviesan la vena de gas 12 para unir el buje central 15 al segmento anular de cárter 16. El cojinete 13 está recibido directamente en un asiento exterior de cojinete formado en el buje central 15, y el segmento anular de cárter 16 presenta, sobre su extremo axial aguas arriba, una brida de fijación 18 para fijar el soporte de cojinete 14 a un cárter de turbina 19. Esta brida de fijación 18 presenta, no solamente orificios 30 destinados a recibir pernos de fijación del soporte 14, sino también piñones salientes 31, destinados a ser recibidos en orificios complementarios en una superficie opuesta a esta brida 18 a fin de obtener un encaje positivo que permita el posicionamiento preciso del soporte 14, así como la absorción de esfuerzos en un plano transversal, específicamente para evitar un cizallamiento de dichos pernos.The rotating shafts 8, 10 are supported by bearings, which are supported by bearing supports that include pluralities of radial arms that pass through the gas vein 12. In particular, in the free turbine segment 3 of the illustrated embodiment, the second Rotary shaft 10 is supported by at least one bearing 13, which is in turn supported by a bearing support 14, located adjacent downstream of the rotor 22 of the free turbine 9, and which includes, in a single unit piece, a central bushing 15, an annular crankcase segment 16 and a plurality of radial arms 17, five for example, that pass through the gas vein 12 to connect the central bushing 15 to the annular crankcase segment 16. The bearing 13 is directly received in an outer bearing seat formed in the central hub 15, and the annular crankcase segment 16 has, on its upstream axial end, a fixing flange 18 for fixing the bearing support 14 to a housing turbine r 19. This fixing flange 18 has not only holes 30 intended to receive fixing bolts of the support 14, but also projecting pinions 31, intended to be received in complementary holes on a surface opposite to this flange 18 in order to obtain a positive fit that allows precise positioning of the support 14, as well as the absorption of stresses in a transverse plane, specifically to avoid shearing said bolts.
Este soporte de cojinete 14 se ilustra con mayor detalle en las figuras 2, 2A y 3 a 5. Se puede así apreciar, en la figura 2, un ángulo de inclinación a de los brazos radiales 17 en dirección axial con respecto a un plano transversal y, en la figura 3, un ángulo de inclinación p de los brazos radiales 17 en el plano transversal con respecto a una dirección radial. En el modo de realización ilustrado, el ángulo de inclinación a es inferior o igual a 45°, mientras que el ángulo de inclinación p es inferior o igual a 70°.This bearing support 14 is illustrated in greater detail in Figures 2, 2A and 3 to 5. It can thus be seen, in Figure 2, an inclination angle a of the radial arms 17 in axial direction with respect to a transverse plane and, in Figure 3, an inclination angle p of the radial arms 17 in the transverse plane with respect to a radial direction. In the illustrated embodiment, the angle of inclination a is less than or equal to 45 °, while the angle of inclination p is less than or equal to 70 °.
Cada brazo radial 17 es hueco, permitiendo así el paso de un conducto 20 de fluido lubricante, así como un captador 21 de ruptura del rotor de turbina 22. Gracias a la inclinación axial de los brazos radiales 17, el voladizo entre las raíces interiores de los brazos radiales 17 y el rotor de turbina 22 puede ser minimizado, lo que permite específicamente colocar el captador 21 particularmente próximo a el rotor de turbina 22. Por otro lado, a las raíces exteriores de los brazos radiales 17, la separación axial con respecto a la brida de fijación 18, que es comparativamente rígida y permanece comparativamente fría durante el funcionamiento del turbomotor 1, permite distribuir mejor los esfuerzos térmicos y mecánicos entre estas raíces exteriores y la brida de fijación 18. Además, esta separación axial permite también separar las raíces exteriores de los brazos radiales 17 de las cabezas de álabe 23 del rotor de turbina 22. A fin de evitar una rigidez demasiado grande de del segmento anular de cárter 16 en la proximidad de estas raíces exteriores, la brida de fijación 18 está recortada enfrente de aquellas.Each radial arm 17 is hollow, thus allowing the passage of a conduit 20 of lubricating fluid, as well as a rupture rotor 21 of the turbine rotor 22. Thanks to the axial inclination of the radial arms 17, the overhang between the inner roots of the radial arms 17 and the turbine rotor 22 can be minimized, which specifically makes it possible to place the sensor 21 particularly close to the turbine rotor 22. On the other hand, to the outer roots of the radial arms 17, the axial separation with respect to the fixing flange 18, which is comparatively rigid and remains comparatively cold during the operation of the turbomotor 1, allows the thermal and mechanical stresses to be better distributed between these outer roots and the fixing flange 18. Furthermore, this axial separation also allows the outer roots of the radial arms 17 of the blade heads 23 of the turbine rotor 22. In order to avoid too large rigidity of the annular crankcase segment 16 in the vicinity of these outer roots, the fixing flange 18 is cut in front of them.
Gracias a la inclinación tangencial de los brazos radiales 17, que se puede ver en la figura 3, las cargas radiales del cojinete 13 no son transmitidas únicamente en tracción-compresión por los brazos radiales 17, sino parcialmente en flexión, lo que permite evitar un punzonamiento del segmento anular de cárter 16 a las raíces exteriores de los brazos radiales 17.Thanks to the tangential inclination of the radial arms 17, which can be seen in Figure 3, the radial loads of the bearing 13 are not only transmitted in tension-compression by the radial arms 17, but partly in flexion, which allows avoiding a punching of the annular crankcase segment 16 to the outer roots of the radial arms 17.
Volviendo ahora a la figura 2A, se puede apreciar cómo cada brazo radial 17 presenta un perfil aerodinámico con un eje principal desviado angularmente con respecto a la dirección axial. En el modo de realización ilustrado, el ángulo y de desviación del perfil es igual o inferior a 30°. Se puede así, por ejemplo, alinear el eje principal del perfil con la dirección de flujo del gases aguas abajo de el rotor de turbina 22, reduciendo de esta manera la resistencia de los brazos radiales 17 a este flujo. Al mismo tiempo, esta desviación aumenta la rigidez de los brazos radiales en flexión en un plano transversal del soporte de cojinete 14.Turning now to Figure 2A, it can be seen how each radial arm 17 has an aerodynamic profile with a principal axis angularly offset with respect to the axial direction. In the illustrated embodiment, the angle and deviation of the profile is equal to or less than 30 °. Thus, for example, the main axis of the profile can be aligned with the direction of flow of the gases downstream of the turbine rotor 22, thereby reducing the resistance of the radial arms 17 to this flow. At the same time, this deviation increases the stiffness of the radial bending arms in a transverse plane of the bearing support 14.
El buje central 15 incluye un anillo exterior 32 en el que están situadas las raíces de los brazos radiales 17, un anillo interior 33 que forma dicho asiento exterior del cojinete 13, y una pared cónica 34 que une dichos anillos exterior e interior 32, 33 del buje central 15. A fin de limitar la masa del buje central 15, estos anillos exterior e interior 32, 33, y sobre todo la pared cónica 34, pueden ser relativamente delgados. A fin de asegurar, no obstante, la rigidez del buje central 15, esta pared cónica 34 presenta sin embargo nervaduras radiales 35 como se ilustra en particular en la figura 5.The central bushing 15 includes an outer ring 32 in which the roots of the radial arms 17, an inner ring 33 forming said outer bearing seat 13, and a conical wall 34 joining said outer and inner rings 32, 33 are located of the central hub 15. In order to limit the mass of the central hub 15, these outer and inner rings 32, 33, and especially the conical wall 34, can be relatively thin. In order to ensure, however, the stiffness of the central hub 15, this conical wall 34, however, has radial ribs 35, as illustrated in particular in Figure 5.
En funcionamiento, el soporte de cojinete 14 puede estar sometido a temperaturas entre 400 y 700 °C, típicamente más elevadas en el centro de la vena de gases que en sus regiones radialmente interior y exterior. A pesar de ello,In operation, the bearing support 14 may be subjected to temperatures between 400 and 700 ° C, typically higher in the center of the gas vein than in its radially interior and exterior regions. Nonetheless,
con por ejemplo una aleación refractaria a base de níquel o de cobalto, es posible obtener, con la geometría ¡lustrada y las dimensiones típicas de un turbomotor, rigideces radiales del orden de 20.000 a 80.000 N/m, y más particularmente entre 60.000 y 70.000 N/m, al tiempo que se asegura una buena vida útil, por ejemplo de al menos 6.400 horas de funcionamiento.with for example a nickel or cobalt-based refractory alloy, it is possible to obtain, with the polished geometry and the typical dimensions of a turbomotor, radial stiffnesses of the order of 20,000 to 80,000 N / m, and more particularly between 60,000 and 70,000 N / m, while ensuring a good service life, for example at least 6,400 hours of operation.
5 Aunque la presente invención haya sido descrita refiriéndose a un ejemplo de realización específico, es evidente que diferentes modificaciones y cambios pueden ser efectuados sobre estos ejemplos sin salir del alcance general de la invención tal como se define por las reivindicaciones. En consecuencia, la descripción y los dibujos deben ser considerados en un sentido ilustrativo más bien que restrictivo.Although the present invention has been described with reference to a specific embodiment, it is clear that different modifications and changes can be made on these examples without departing from the general scope of the invention as defined by the claims. Consequently, the description and drawings should be considered in an illustrative rather than restrictive sense.
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